一文看懂CMOS集成门电路（下）

首先是CMOS非门电路，也叫反相器，结构图如下：

CMOS非门电路

VT1是PMOS管，VT2是NMOS管，电源输入端A分别与MOS管的G极连接，电路的输出端分别与MOS管的D极相连，PMOS的S极接电源VDD，NMOS管的S极接地。

CMOS反相器的工作原理如下：

  • 当A端为高电平时，VT1 PMOS管截止，VT2 NMOS管导通，Y端输出为低电平，也即A=1，Y=0；

  • 当A端为低电平时，VT2 NMOS管截止，VT1 PMOS管导通，Y端输出为高电平，也即A=0，Y=1。

综上所述，CMOS非门的输出端与输出端之间电平总是相反，实际上，不管输入端为高电平还是低电平，VT1和VT2始终有一个处于截止状态，电源与地之间基本无电流通过，因此CMOS非门电路的功耗很低。

非门真值表

然后介绍与非门，其电路结构图如下：VT1，VT2为PMOS管，VT3，VT4为NMOS管。

CMOS与非门

CMOS与非门工作原理如下：

  • 当A，B端均为高电平时，VT1 PMOS，VT2 PMOS截止，VT3 NMOS，VT4 NMOS导通，Y端为低电平，即A=1，B=1时，Y=0；

  • 当A，B端均为低电平时，VT1 PMOS，VT2 PMOS导通，VT3 NMOS，VT4 NMOS截止，Y端为高电平，即A=0，B=0时，Y=1;

  • 当A端为低电平，B端为高电平时，A端低电平使VT2 PMOS导通，VT3 NMOS截止，B端高电平使VT1 PMOS截止，VT4 NMOS导通，所以Y端输出高电平，即A=0，B=1时，Y=1;

  • 同理，当A端为高电平，B端为低电平时，输出端Y=1。

从上面分析可知，当输入端均为高电平时，输出端为0，只要有一个输入端为低电平，输出端就为1，满足或非的逻辑。

与非门真值表

最后是CMOS或非门，其电路结构图如下：其中VT1，VT2为PMOS，VT3，VT4是NMOS。

CMOS或非门

CMOS或非门电路工作原理如下：

  • 当A，B端均为高电平时，VT1 PMOS，VT2 PMOS截止，VT3 NMOS，VT4 NMOS导通，Y端为低电平，也即A=1，B=1时，Y=0；

  • 当A，B端均为低电平时，VT1 PMOS，VT2 PMOS导通，VT3 NMOS，VT4 NMOS截止，Y端为高电平，也即A=0，B=0时，Y=1；

  • 当A端为低电平，B端为高电平时，A端低电平使VT1导通，VT3截止，B端高电平使VT2截止，VT4导通，由于VT2截止，VT4导通，Y端输出低电平，也即A=0，B=1时，Y=0；

  • 同理：A端为高电平，B端为低电平时，输出端Y为0。

综上所述，当A，B均为低电平时，输出端才是1，满足与非门逻辑。

或非门真值表

CMOS门电路静态功耗低，抗干扰能力强，开关速度高，工作稳定可靠，适用于逻辑电路设计，应用非常广泛。

关于门电路的基本概念可以查看下面这篇。

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